مقدمه
پایش و بررسی زمین از فضا (سنجش از دور) از اواسط سدهٔ بیستم میلادی با پرتاب ماهواره‌هایی مانند TIROS-1 آغاز شد. سازمان فضایی ناسا در سال ۱۹۵۸ تأسیس شد و نقش رهبری در توسعه فناوری‌های فضایی و زمین‌شناسی دارد. داده‌های فضایی به سرعت تبدیل به ابزاری اساسی برای مطالعات اقلیمی و محیطی شدند؛ مثلاً پرتاب اولین ماهواره منابع زمینی (Landsat 1) در سال ۱۹۷۲ عصر جدیدی در سنجش از دور رقم زد.در میان آن‌ها سه شرکت سنجش از دور برجسته بیش از همه شناخته شده‌اند آژانس فضایی ناسا، شرکت نرم‌افزاری Esri و شرکت DigitalGlobe (اکنون زیرمجموعه Maxar Technologies) که هر یک به نحوی در جمع‌آوری، پردازش و انتشار داده‌های مکانی جهانی نقش اساسی دارند.
ناسا: سازمان پیشگام در مأموریت‌های فضایی و سنجش از دور
سازمان ملی هوانوردی و فضا (NASA) یک نهاد مستقل دولتی ایالات متحده است که از سال ۱۹۵۸ به کاوش فضایی و تحقیق در علوم سیاره‌ای می‌پردازد. بخش علمی ناسا تمرکز ویژه‌ای بر درک بهتر سیارهٔ زمین از طریق مأموریت‌های سیستم «مشاهدهٔ زمین» (EOS) دارد. به‌عنوان نمونه، ماهواره TIROS-1 که در آوریل ۱۹۶۰ پرتاب شد، اثبات کرد که ماهواره‌ها می‌توانند الگوهای آب‌وهوایی زمین را رصد کنند. از دیگر دستاوردهای مهم ناسا در سنجش از دور می‌توان به آغاز برنامهٔ Landsat اشاره کرد که از سال ۱۹۷۲ کلید خورد و پایه‌ای برای مشاهدات بلندمدت زمین فراهم نمود.
نقش در توسعه فناوری سنجش از دور
ناسا در توسعه فناوری‌های سنجش از دور پیشتاز بوده است. از نخستین ماهواره‌های جوی و زیست‌محیطی گرفته تا شبکه‌ای از ماهواره‌های تحقیقات اقلیمی، این سازمان به ارائه ابزارها و داده‌های نوآورانه کمک کرده است. به‌عنوان مثال، ناسا با اجرای برنامهٔ بلندپروازانه EOS (سیستم مشاهده زمین)، ماهواره‌هایی مانند Terra، Aqua و Aura را به فضا فرستاد تا جوّ، خشکی، اقیانوس و یخ‌های زمین را همزمان اندازه‌گیری کنند. همچنین سنجنده‌هایی مانند MODIS (نصب‌شده روی Terra و Aqua) با پوشش فراوان طیفی و زمانی، داده‌های ارزشمندی از پوشش ابری و تغییرات سطح زمین ارائه می‌کنند.
ماهواره‌ها و مأموریت‌های کلیدی
- Landsat: برنامهٔ مشترک ناسا و USGS برای تصویربرداری از پوشش سطح زمین؛ اولین پرتاب آن در سال ۱۹۷۲ انجام شد و پس از بیش از پنج دهه و هشت ماهوارهٔ عملیاتی همچنان به تولید داده ادامه می‌دهد.
- Terra (EOS AM-1): پرچمدار سیستم EOS ناسا که در دسامبر ۱۹۹۹ پرتاب شد. تِرا با پنج سنجنده (ASTER, CERES, MISR, MODIS, MOPITT) همزمان جو، خشکی، اقیانوس و یخ‌ها را رصد می‌کند.
- Aqua (EOS PM-1): ماهوارهٔ خواهر تِرا که در مهٔ ۲۰۰۲ پرتاب شد. آکوا با شش سنجنده (از جمله MODIS و AMSR-E) مخصوص اندازه‌گیری چرخهٔ آب زمین (بارش، تبخیر و گردش آب) است.
- سنسور MODIS: حسگری طیفی با ۳۶ کانال بر روی تِرا و آکوا که تقریباً هر ۱–۲ روز یک‌بار کل زمین را پوشش می‌دهد و نشانگرهایی مانند پوشش ابری و فعالیت‌های اکولوژیکی را پایش می‌کند.
- سایر مأموریت‌ها: ماهواره‌هایی مانند Aura (۲۰۰۴) برای بررسی ترکیبات جوی، Suomi NPP (۲۰۱۱) برای پیگیری دمای سطح و پوشش ابر، و مأموریت‌های در دست توسعه‌ای نظیر SWOT برای سنجش ارتفاع آب‌های سطحی، نمونه‌هایی دیگر از مأموریت‌های ناسا در پایش زمین هستند.
ناسا نمونه‌ای از یک شرکت سنجش از دور دولتی است که داده‌های آن اغلب رایگان و در دسترس عموم قرار دارد.
شرکت سنجش از دور و جی آی اس Esri
شرکت سنجش از دور Environmental Systems Research Institute (موسوم به Esri) در سال ۱۹۶۹ تأسیس شد و از پیشگامان عرصهٔ GIS محسوب می‌شود. نرم‌افزار پرچمدار این شرکت، ArcGIS، یکی از پیشروترین ابزارهای نقشه‌برداری و تحلیل مکانی در جهان است. پلتفرم ArcGIS امکان یکپارچه‌سازی داده‌های سنجش از دور با سایر داده‌های مکانی را فراهم کرده و طیف گسترده‌ای از ابزارهای مدیریت و تحلیل را ارائه می‌دهد. هم‌اکنون بیش از ۳۵۰٬۰۰۰ سازمان در سراسر جهان از فناوری‌های Esri برای تحلیل داده‌های مکانی استفاده می‌کنند.
نقش در پشتیبانی از داده‌های سنجش از دور
Esri نقش محوری در فرایند تحلیل و کاربرد داده‌های سنجش از دور دارد. در این اکوسیستم، تصاویر ماهواره‌ای و هوایی به‌عنوان لایه‌های ورودی در GIS استفاده می‌شوند و با کمک ابزارهای ArcGIS می‌توان تغییرات مکانی را شناسایی، طبقه‌بندی و در نقشه‌های دیجیتال منظور کرد. به عبارتی، ترکیب GIS و سنجش از دور در سیستم ArcGIS این امکان را می‌دهد که «اطلاعات غنی‌تری از هر پیکسل» استخراج شده و تصاویر منفرد تبدیل به محصولات اطلاعاتی پویا شود.
ابزارها و خدمات کلیدی
- ArcGIS Earth: نرم‌افزار رایگان و سبک نمایش و تحلیل سه‌بعدی که تجربه‌ای تعاملی از کرهٔ زمین فراهم می‌کند. این برنامه (مشابه Google Earth) روی رایانه و موبایل قابل استفاده است و با پلتفرم ArcGIS یکپارچه است.
- ArcGIS Online: پلتفرم ابری GIS به‌صورت سرویس (SaaS) است که امکان ایجاد، مدیریت و اشتراک نقشه‌ها و اپلیکیشن‌های مکانی را برای سازمان‌ها فراهم می‌کند. کاربران با ArcGIS Online می‌توانند بدون نیاز به زیرساخت‌های محلی، داده‌های مکانی خود را در فضای وب ذخیره، تحلیل و با دیگران به اشتراک بگذارند.
- ArcGIS Living Atlas: پایگاه دادهٔ مرجع ArcGIS که شامل لایه‌های آمادهٔ تصویر ماهواره‌ای از منابع متعدد است. در «آتلَس زنده» می‌توان تصاویر Sentinel، Landsat، MODIS و سایر منابع (از سازمان‌هایی مانند NASA و NOAA) را به‌راحتی به‌دست آورد و علاوه بر آن، داده‌های ممتاز شرکای تجاری Esri از جمله شرکت‌های ماهواره‌ای نظیر Airbus و Maxar نیز در دسترس قرار دارند. این مجموعه امکان مرور و استفاده فوری از طیف گسترده‌ای از داده‌های سنجش از دور را بدون نیاز به پردازش اولیه فراهم می‌کند.
معرفی نرم‌افزار ArcGIS
نرم‌افزار ArcGIS شناخته‌شده‌ترین محصول شرکت Esri و ستون اصلی بسیاری از پروژه‌های مکانی در جهان است. این نرم‌افزار در دو نسخه اصلی عرضه می‌شود:
- ArcGIS Desktop (ArcMap): نسل قدیمی‌تر که سال‌ها به‌عنوان ابزار استاندارد تحلیل و نقشه‌سازی استفاده می‌شد.
- ArcGIS Pro: نسل جدید و پیشرفته که با رابط کاربری مدرن، توانایی پردازش سه‌بعدی و یکپارچگی بیشتر با فضای ابری عرضه شده است.
ArcGIS به کاربران اجازه می‌دهد تصاویر ماهواره‌ای و هوایی را وارد محیط کاری کنند، انواع پردازش‌ها مانند طبقه‌بندی نظارت‌شده و بدون نظارت، شاخص‌های طیفی (مانند NDVI) و تحلیل تغییرات زمانی را اجرا کنند و در نهایت خروجی را به‌صورت نقشه‌های دیجیتال و تعاملی به اشتراک بگذارند.
به بیان ساده، ArcGIS پلی است میان داده‌های سنجش از دور و کاربردهای عملی در حوزه‌هایی مانند مدیریت شهری، پایش محیط‌زیست، برنامه‌ریزی کاربری اراضی و اکتشاف منابع طبیعی.
Esri نشان می‌دهد که یک شرکت سنجش از دور می‌تواند بدون داشتن ماهواره، تنها با پردازش و تحلیل داده‌ها، بخش مهمی از این صنعت را در دست گیرد.
شرکت سنجش از دور DigitalGlobe (ماکسار)، پیشگام داده‌های تجاری
شرکت سنجش از دور DigitalGlobe (اکنون بخشی از Maxar Technologies) یکی از پیشتازان تجاری ارائه تصاویر ماهواره‌ای با وضوح بالا است. این شرکت در سال ۱۹۹۲ تحت نام WorldView Imaging Corp تأسیس شد و پس از چند مرحله تحول، در سال ۲۰۱۷ توسط Maxar خریداری شد. DigitalGlobe اولین شرکتی بود که تصاویر فضایی با وضوح کمتر از یک متر را به‌صورت تجاری عرضه کرد و به مرور با تکامل فناوری خود توانست به وضوح‌های چند ده سانتیمتری دست یابد.
ماهواره‌ها و مأموریت‌های کلیدی
- EarlyBird-1 (۱۹۹۷): نخستین ماهوارهٔ تصویربرداری زمینی تجاری شرکت (۳ متر وضوح پانکروماتیک)
- IKONOS (۱۹۹۹): اولین ماهوارهٔ تصویربرداری تجاری با وضوح زیر ۱ متر، با وضوح ۰٫۸ متر (پانکروماتیک) و ۳٫۲ متر (چندطیفی)
- QuickBird (۲۰۰۱): ماهواره‌ای با وضوح ۶۰ سانتیمتر (پانکروماتیک) و ۲٫۴ متر (چندطیفی)
- GeoEye-1 (۲۰۰۸): ماهواره‌ای با وضوح ۰٫۴۱ متر (پانکروماتیک) برای نقشه‌برداری وسیع (روزانه تا ۳۵۰ هزار کیلومترمربع تصویر رنگی)
- WorldView-1 (۲۰۰۷): ماهواره‌ای با وضوح ۵۰ سانتیمتر (فقط پانکروماتیک)
- WorldView-2 (۲۰۰۹): ماهواره‌ای با وضوح ۴۶ سانتیمتر (پانکروماتیک) و چندطیفی
- WorldView-3 (۲۰۱۴): ماهواره‌ای با وضوح ۲۵ سانتیمتر (پانکروماتیک)، مجهز به سنجنده‌های چند طیفی و مادون‌قرمز
- WorldView-4 (۲۰۱۶): ماهواره‌ای با وضوح ۳۱ سانتیمتر (پانکروماتیک؛ در اصل GeoEye-2)
کاربردهای داده‌های تجاری
تصاویر با وضوح بالای DigitalGlobe در حوزه‌های متعددی کاربرد دارد. برای مثال، سازمان‌های امنیتی و اطلاعاتی، نهادهای دولتی حوادث و بلایا، شرکت‌های نقشه‌برداری و شهرسازی، موسسات محیط زیست، صنایع نفت و گاز، مدیریت زیرساخت‌ها، ناوبری و خدمات مکانی همگی به این داده‌ها تکیه دارند. داده‌های DigitalGlobe امکان تحلیل دقیق و زمان‌بندی شده‌ی تغییرات محیطی، پایش کشاورزی، مدیریت منابع طبیعی و ارزیابی خسارات پس از بلایای طبیعی را فراهم می‌کنند.
تصاویر DigitalGlobe در حوزه‌های امنیتی، مدیریت بحران، شهرسازی، محیط زیست، نفت و گاز و کشاورزی هوشمند استفاده می‌شوند. برخلاف ناسا، داده‌های این شرکت سنجش از دور غالباً تجاری و فروشی هستند.
مقایسه اجمالی
جدول زیر مقایسه‌ای کلی میان این سه نهاد ارائه می‌دهد:
| شرکت سنجش از دور | نوع فعالیت | نوع داده | سطح دسترسی کاربران |
|---|---|---|---|
| ناسا | سازمان فضایی دولتی | مأموریت‌های فضایی زیست‌محیطی، داده‌های رایگان زمین‌شناسی (Landsat) | داده‌های بسیاری برای عموم رایگان و باز (Open Data) |
| Esri | شرکت نرم‌افزاری GIS | نرم‌افزار و پلتفرم تحلیل مکانی، لایه‌های تصویری آماده | نرم‌افزارهای تجاری (ArcGIS)، دسترسی به داده‌های عمومی و مشارکتی (Living Atlas) |
| DigitalGlobe (Maxar) | شرکت سنجش از دور خصوصی | تصاویر تجاری با وضوح بسیار بالا (تمام‌رنگ) | عمدتاً فروشی و اشتراک اطلاعات (با فراهم بودن برخی APIها و خدمات ابری) |
نتیجه‌گیری
سازمان‌ها و شرکت‌های بین‌المللی سنجش از دور معرفی‌شده، هر یک در بخش خاصی از زنجیرهٔ فناوری داده‌های مکانی تخصص دارند: ناسا به‌عنوان سازمان دولتی مأمور به تولید داده‌های زمین‌شناسی سراسری و فناوری‌سازی در فضا، Esri به‌عنوان رهبر نرم‌افزار GIS و زیرساخت پردازش و تحلیل داده مکانی، و DigitalGlobe به‌عنوان یک شرکت سنجش از دور و منبع اصلی تصاویر ماهواره‌ای با وضوح بالا در حوزهٔ تجاری.
رشد سنجش از دور در دهه‌های اخیر مرهون تعامل و تکامل همزمان این بازیگران بوده است؛ داده‌های غنی ناسا و DigitalGlobe با کمک ابزارهای تحلیلی Esri به اطلاعات کاربردی تبدیل شده و امکان تصمیم‌گیری هوشمند بر پایهٔ داده‌های مکانی را به‌وجود آورده است. به‌این‌ترتیب، همکاری و ادغام نقشی که این نهادها و هر شرکت سنجش از دور فعال در این عرصه ایفا می‌کنند، چشم‌انداز روشنی برای آینده داده‌های مکانی پیش‌روی جامعهٔ علمی و صنعتی قرار می‌دهد.
همراه شما در علم سنجش از دور
اگر به دنبال شناخت دقیق‌تر شرکت سنجش از دور در جهان و ایران هستید، ما مسیر را برای شما روشن کرده‌ایم. برای آشنایی با شرکت‌های سنجش از دوری فعال در تهران، می‌توانید از این پست دیدن کنید: معرفی شرکت‌های سنجش از دور تهران.
چه دانشجو باشید و چه کارفرما، ما در وب‌سایت remotesensingwithme.ir با تکیه بر تیمی قدرتمند از کارشناسان سنجش از دور و نقشه‌برداری کشور، پروژه‌های شما را با استانداردهای حرفه‌ای برنامه‌ریزی، اجرا و تحویل می‌دهیم.